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钢筋网片不同位置的局压承载力分析

作者:2014-09-20 16:43文章来源:吉林建筑工程学院寒地绿

  混凝土局部受压是一种常见的受力现象,大量的存在于工程生产实际中。例如,柱体在结构承重中的不均匀受力,预应力结构的锚固端,大体积、大跨度结构的预应力张拉过程,基础承受的柱体或墙体的压力等等,每年由于混凝土局压问题产生的安全事故层出不穷。出于结构安全与施工成本的考虑,本文模拟在试件混凝土的不同位置植入不同直径的钢筋网片组增加强度,模拟出试块的破坏机理,以抵抗这种局压破坏的产生。通过进行与素混凝土试块的理论模拟的对比,得出最佳的钢筋网片的布置形式,以达到经济与安全共赢的新途径。

  1素混凝土的局压模拟

  1.1试块设计

  局部受压,就是指构件受力表面仅有部分面积承受压力的受力状态。为了实现这一受力状态,本文采用Ansys有限元软件模拟,采用C30混凝土,取弹性模量为13585N/mm2,泊松比为0.2,断面为500mm X 500mm;高度为800mm;局压面取100mm X 100mm,受力形式为中心轴向受压,受力形式为均布荷载。为增加模拟的准确性,首先进行素混凝土的模拟,以获取局压直接作用在素混凝土时的极限承载力。

  1.2素混凝土的模拟结果

  通过对素混凝土的ansys模拟,我们得出素混凝土试块在局压作用下的极限承载力为39.2N/mm2的具体裂缝形式和云图。由图可分析出素混凝土在局压作用下,产生一条竖向贯穿裂缝;外边缘混凝土,即局压四周的混凝土并没有完全参与工作就已被裂缝贯穿。

  2素混凝土内植入钢筋网片的模拟结果

  为提高局压承载力,在试块中植入钢筋网片。模拟方式采用ANSYS分离法建模,采用素混凝土相同的混凝土本构关系,钢筋的取弹性模量为200000N/mm2,泊松比为0.3。实验模拟过程中,混凝土试块中裂缝开展被大幅度限制。为了寻找最优的钢筋网片植入位置,在素混凝土内距柱顶0mm,50mm, 100mm,150mm, 200mm, 250mm处植入,形式的直径为4mm的钢筋网片5片,植入的钢筋网片的问距为50mm .设置结束后开始模拟计算,求出极限荷载,然后将5片钢筋网片整体向下平移50mm,重复累加平移并模拟计算,最后模拟出钢筋网片位置与极限承载力的曲线关系,然后轮次更换钢筋网片直径为6mm; 8mm重复模拟。做出整体模拟曲线。由于ansys裂缝开展图形模糊,用cad模拟绘制如下,其中在钢筋网片距顶部为0mm;50mm时的试块裂缝情况如图80距顶部为100mm;150mm的试块裂缝情况。90距顶部为200mm;250mm的裂缝开展与素混凝土裂缝开展相似。

  3结论与展望

  通过简单的阐述,我们可以得出:

  (1)在局压素混凝土试块中植入钢筋网片组可以大幅度提高其极限承载力,不同直径的钢筋网片组发挥的效力也不尽相同;

  (2)由裂缝开展情况可知,当钢筋网片距局压位置越近对承载力的提升越大,越远承载力的越小;从裂缝中观察,在距顶部距离为100mm与150mm时承载力的降低是由于上部局压部位混凝土被压溃产生的,对比距顶部距离为0mm与50mm的承载力可以知道,此时的钢筋网片的功能没有完全发挥。

  (3)有曲线图可知,随着钢筋网片组位置的下移,混凝土试块的极限承载力呈非线性降低,其中钢筋网片组越靠近上部对极限承载力的提高最大。上部的钢筋网片组受力充分,对承载力的提高起到很大作用,随着位置的降低钢筋网片的工作效力逐渐降低,在距素混凝土上边缘300mm以下的钢筋网片组基本不起作用,承载力情况与素混凝土相当,对承载力的提高没有任何帮助。

  在考虑到混凝土构件的局压受力设计中,如果不知钢筋网片,其中钢筋网片的位置尽量贴近局压受力位置,位置越紧效果越明显,如果施工上有困难,要将钢筋网片适当远离承载力位置,可以将钢筋网片的钢筋直径适当调小,以满足经济效益,但钢筋网片的位置不宜调的过远,钢筋网片的直径也不宜调的过小,防止混凝土被压溃,钢筋网片过早屈服,导致钢筋网片失去效应。

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